Integrierte Sensoren erweitern Einsatzspektrum der RFIDTechnologie Michael Clasen, Susanne Stricker {clasen, stricker}@eSimplexity.com www.eSimplexity.com Abstract: Die Aufrüstung der RFID-Technologie durch Sensoren eröffnet weitere Möglichkeiten, die von Strichcodes nicht geleistet werden können. Dieser zusätzliche Nutzen kann die Wirtschaftlichkeit der RFID-Technologie steigern. Voraussetzung hierfür ist die Kompatibilität zu den bisherigen EPC-Standards zur reinen Identifikation von Objekten. Der Beitrag zeigt Einsatzbereiche künftiger RFIDSensoren und gibt einen technischen Überblick über bisherige Standards.

1 Einleitung Die preiswerten und gleichzeitig leistungsstarken UHF-Transponder nach den Standards von EPCglobal kosten zur Zeit ca. 10 Cent. Was den Techniker aufgrund eines phänomenalen Preis-Leistungsverhältnisses fasziniert, läßt den Controller nicht selten kalt. Im Vergleich zu gedruckten Strichcodes rechnen sich RFID-Transponder für viele Anwendungen häufig nicht. Integrierte Sensoren stellen einen weiteren Nutzen der RFID-Technologie dar, den Strichcodes nie zu leisten in der Lage sein werden. Diese sogenannten RFID-Sensoren nutzen die Möglichkeit, Konfigurationsdaten und Meßwerte auf RFID-Transpondern zu speichern, zu ändern und berührungslos auszulesen. Idealerweise sind diese komplexeren RFID-Sensoren kompatibel zu den einfacheren EPC-Transpondern, auf denen für Identifikationszwecke lediglich eine weltweit eindeutige Nummer (EPC) gespeichert ist. Dann nämlich könnten RFID-Sensoren nicht nur Meßwerte sammeln und speichern, sondern auch zur Identifikation des Objektes verwendet werden, ohne einen zusätzlichen EPC-Transponder anbringen zu müssen.

2 Einsatzbereiche von RFID-Sensoren Sensoren kommen heutzutage häufig zur Steuerung von Maschinen oder Produktionsprozessen zum Einsatz. Als prominentes Beispiel kann hier der ABS-Sensor eines Automobils genannt werden, der während der Fahrt die Drehgeschwindigkeit aller Räder überwacht. Diese weitverbreiteten, nicht auf der RFID-Technologie basierenden Sensoren haben den Nachteil, dass der Sensor per Kabel mit dem Messgerät verbunden sein muss. Kabelverbindungen sind aber häufig teuer, verscheißanfällig oder störend. In der Automobilindustrie werden daher vermehrt Sensoren mittels der RFIDTechnologie drahtlos ausgelesen. Beispiele sind Transponder in Reifen, die Luftdruck und Verschleiß des Reifens messen und die Daten an eine Reader-Antenne im Radkasten übertragen oder Taupunkt-Sensoren, die an der Windschutzscheibe angebracht dessen Beschlagen melden.

31

Ein weiterer Einsatzbereich mit enormen Einsparpotentialen ist die Überwachung von Umweltparametern in logistischen Ketten. Eine europäische Untersuchung der Kühlkette von Markant und Langnese-Iglo kam zu dem Ergebnis, dass „ca. 40% der Eis-Artikel in den Truhen des deutschen Handels leichte sichtbare Mängel aufweisen und bis zu 10% der Eis-Artikel vom Kunden aufgrund der äußeren Beschaffenheit als deutlich geschädigt empfunden werden. Sie werden reklamiert und/oder im ungünstigsten Fall nicht wieder gekauft [BO04].“ Nachträglich ist es oft nicht möglich festzustellen, in welchem Glied der logistischen Kette die Kühlkette unterbrochen gewesen ist. Neben Temperaturschwankungen führen in logistischen Ketten vor allem Stöße und Erschütterungen zu Qualitätsverlusten. Auch hierfür sind Sensoren verfügbar, die sich in RFID-Transponder integrieren lassen. Weitere Einsatzgebiete sind die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit, um Obst und Gemüse frisch zu halten oder Korrosionsprozesse an Metallen zu verlangsamen. Möglich wären auch Sensoren, die den Reifegrad von Fleisch messen und so auf eine optimale Fleischreifung oder einen Verderb hinweisen. Durch das berührungsfreie Auslesen per RFID-Technologie können die Messwerte ausgelesen werden, ohne dass die Verpackung hierzu geöffnet werden muss. Durch eine permanente Überwachung der Kühlkette können Abschreibungen auf nicht einwandfreie Ware reduziert bzw. ungerechtfertigte Haftungsforderungen abgewiesen werden. Im Falle einer Temperaturabweichung kann durch permanente Überwachung schnell eingegriffen und einem Qualitätsverlust vorgebeugt werden. Lieferanten haben die Möglichkeit über Zusatzdienste wie Temperaturverfolgung einen Premiumaufschlag zu erzielen. Konsumenten erhalten eine höhere Produktqualität was zu einer gesteigerten Markenloyalität führt. Das Einsparpotential in diesen Bereichen ist enorm. Wie Tabelle 1 zu entnehmen ist, liegt das Marktvolumen kühlpflichtiger Ware bei den Nahrungsund Genussmitteln in Deutschland bei gut 20 Mrd. Euro. Bei einer angenommenen Abschreibung von nur 5% durch Verderb errechnet sich ein Verlust von gut einer Milliarde Euro allein in Deutschland. Viele weitere Branchen stellen ebenfalls hohe Anforderungen an die Transportbedingungen, wie z.B. die Pharma- oder Elektronikindustrie. Auch hier könnten künftig die Lieferketten durch RFID-Sensoren überwacht werden.

Warengruppe

Marktvolumen 2004 in Deutschland in Mrd. € [Me06]

Verlust bei 5 % Abschreibung in Millionen €

Fleisch und Fleischerzeugnisse

7,48

374

Milchprodukte

4,79

240

Obst und Gemüse

3,95

198

Tiefkühlkost

1,51

76

Speiseeis

1,05

53

Eier

0,72

36

Fisch Feinkost und Delikatessen Gesamtmarkt kühlpflichtiger Waren

0,55

27

0,25

13

20,30

1017

Tabelle 1: Marktvolumen für kühlpflichtige Nahrungs- und

32

33

bestimmten Zeit, von bestimmten Ereignissen oder periodisch ausgelöst werden. Da die Sensorkonfiguration erst vom Anwender festgelegt wird und sich während der Lebensdauer eines RFID-Sensors ändern kann, muss dieser Speicherbereich wiederbeschreibbar sein. Um versehentliche oder missbräuchliche Änderungen an der Sensorkonfiguration auszuschließen, sollte dieser Speicherbereich durch ein Passwort geschützt werden können. Die vom Sensor erzeugten Messwerte werden neben den Daten über die Sensoreigenschaften und die Sensorkonfiguration im freien Speicher eines EPC-UHF-Transponders abgelegt. Da die Datenlänge eines Meßwertes auf 16 oder 32 Bit festgelegt wurde, können die einzelnen Meßwerte platzsparend direkt nacheinander im Transponderspeicher gespeichert werden. Beim späteren Auslesen der Daten können die einzelnen Meßwerte an den bekannten Stellen wieder von einander getrennt werden. Wird zusätzlich zu den Meßwerten ein Zeitstempel gespeichert, so ist dies bei der Rekonstruktion der Einzelwerte zu berücksichtigen.

4 Wirtschaftlichkeit und Vision Derzeit sind RFID-Transponder mit integrierten Sensoren nach den Standards von EPCglobal lediglich als Prototyp verfügbar. Es ist davon auszugehen, daß die Preise von RFID-Sensoren, ähnlich wie schon bei den einfachen EPC-UHF-Transpondern, mit steigender Nachfrage stark fallen werden. Transponder mit einem Temperatursensor sollten in einem Jahr für 1-2 € verfügbar sein. Bezüglich der Wirtschaftlichkeit wird es auch hier von besonderer Bedeutung sein, daß sich ein global akzeptierter Standard durchsetzt, der zu den bisherigen Standards von EPCglobal kompatibel ist. RFID-Sensoren können ein wichtiger Treiber für den Markterfolgt der RFIDTechnologie darstellen, da durch sie weitere Einsatzgebiete erschlossen werden, die von Strichcodes niemals abgedeckt werden können. Zum anderen stellen RFID-Sensoren einen wichtigen Baustein zur Verwirklichung der Idee des Internets der Dinge dar [Cl06b]. Daten zu Objekten werden mittels der RFID-Sensoren erhoben, durch Schreib/Lesegeräte ausgelesen, in Datenbanken nach dem EPCIS-Standard gespeichert und über die EPCglobal-Netzwerk-Infrastruktur weltweit verfügbar gemacht. Die Welt der Dinge wächst also immer enger mit der Welt der Daten zusammen. Dies macht die Technologie gerade für die Lebensmittelindustrie interessant, wo die Wertigkeit des Produktes immer mehr abnimmt, Informationen über die Lebensmittel aber zunehmend wertvoller werden.

5 Literaturverzeichnis [BO04] Bähr und Ostermann: RFID in der temperaturgeführten Logistik, Vortrag auf dem 5. ECR-Tag, 9./10. September, Berlin, Folie 7. [Cl06a] Clasen, M.: RFID/EPC und Sensorik, Grundlageninformation von GS1 Germany. www.gs1-germany.de/content/e39/e466/e468/datei/epc_rfid/sensorik.pdf [Cl06b] Clasen, M.: Das EPCglobal-Netzwerk – Ein Werkzeug zur Rückverfolgung in Echtzeit. in: elektronische Zeitschrift für Agrarinformatik eZAI, Heft 1, 1. Jahrgang, S. 3-15. [Me06] Metro-Handelslexikon 2005/2006, S. 9f. [SGL06] Sklorz, Gould und Lang: RFID im Blick, Sonderausgabe Bremen, Passive Sensoren im Automobilbereich, Heft 7, 2006, S. 12-13

34